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微流控3D打印机在医疗行业的应用

2023-07-12

生物支架在随机皮瓣再生方面具有广阔的应用前景,但其血管化能力不足,在动态愈合过程中缺乏响应性,极大地限制了其实际应用。  

最近,温州医科大学WangXiaochen等人针对促进血管化和皮瓣再生,提出了一种新型的含有动态响应通道的MXene(二维层状结构的金属碳化物和金属氮化物材料)空心纤维支架(MX-HF),并利用微流体辅助3D打印策略实现了该支架的制造。  

MX-HF支架的具体制造方法为:采用微流控同轴喷头挤出打印空心纤维支架,同轴喷头内部挤出浓度0.8%w/v的CaCl2,外部挤出15%w/v的NIPAM(N-异丙基丙烯酰胺)、1.5%w/v的NMAM(N―羟甲基丙烯酰胺)、2.5%w/v海藻酸钠、20%v/v的基质胶混合液、0.5%w/v的BIS(N,N'-亚甲基双丙烯酰胺)、0.1%v/v光引发剂和一些MXene纳米片(0-200μg/mL),打印过程中海藻酸钠和氯化钙交联形成空心纤维,打印后进一步通过紫外光和2%w/v的CaCl2进行交联。完成MX-HF空心纤维支架的制造。通过改变外部预凝胶溶液中MXene浓度(0、25、50、100和200ugmL-1),可获得不同MXene含量的MX-HF支架。在外部预凝胶溶液中加入20ng/mL的VEGF,就可以获得VEGF@MX-HF支架(负载内皮细胞生长因子的MXene空心纤维支架)。  

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得益于MX-HF支架中MXene纳米片的光热转换能力和聚NIPAM水凝胶的温度响应能力,支架表现出近红外(NIR)响应的收缩/膨胀行为,促进了细胞从周围环境向支架通道中的迁移。此外,MX-HF支架通过将血管内皮生长因子(VEGF)纳入水凝胶基质中进行可控输送,在近红外照射下可促进内皮细胞的增殖、迁移和,促进血管的生成,增强了MX-HF支架的体外再生能力。  

在体实验中进一步证实,近红外响应型VEGF@MX-HF支架(负载血管内皮生长因子的空心纤维MXene支架)可通过促进皮瓣血管生成、减少炎症反应、减少皮瓣凋亡等方式有效提高皮瓣的成活率。  

总而言之,这种温度和收缩/膨胀动态响应的MX-HF支架具备促进快速血管化和皮瓣存活的功能,且具备安全、有效、易于使用的特点,MX-HF支架在再生医学和其他组织工程领域具有广阔的前景。  


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